第二代高温超导带材（REBCO）具有运行温度高,临界磁场高及抗辐照性能优异等特性,在加速器科学仪器领域具有很大的应用潜力。为了探索高温超导磁体在核探测仪器中应用的技术可行性及相关基础科学问题,本论文针对“低温高密核物质测量谱仪”这一大型核物理实验装置中的超导二极磁铁的磁场需求,开展了一台基于无绝缘REBCO高温超导线圈的超导二极磁铁样机的研制,该磁体具有1.5 T的中心磁场,在100 mm×100 mm×100 mm的空间范围内均匀度小于1%。为了满足核探测仪器的运行环境和运行稳定性的需求,磁体采用无绝缘高温超导线圈设计,利用其匝间分流特性来保证超导线圈失超后的安全性,实现超导线圈的失超自保护;并采用室温铁芯提高激磁效率,降低高温超导带材用量。超导线圈采用GM制冷机无液氦传导冷却,最高运行温度为20K,简化了配套低温设施要求和运行操作难度,实现仪器的高效、稳定和便捷运行。围绕无绝缘高温超导二极磁铁样机的研制,论文主要开展了如下研究工作:（1）基于铁芯主导型二极磁铁结构与无绝缘高温超导线圈,完成了磁铁的电磁、应力与热学结构的仿真与优化设计。从物理需求出发,通过二维及三维电磁场优化设计,完成高温超导二极磁铁的电磁结构设计。二极磁铁铁芯极头采用圆柱形结构,气隙高度为120 mm,由四个无绝缘双饼高温超导线圈提供励磁需要的安匝数。（2）针对无绝缘线圈的磁场延迟特点,基于等效电路模型开展了无绝缘双饼线圈的充放电特性仿真与参数研究。确定了无绝缘并绕方案和开展了无绝缘线圈工艺试验,对比研究了紫铜带和不锈钢带两种无绝缘并绕方式,在液氮温度下测试了它们的无绝缘特性。基于实验结果最终选择紫铜带并绕的无绝缘线圈方案,并完成了另外三个相同的紫铜带并绕线圈的制备。通过液氮低温测试,获得了线圈的时间常数、特征电阻和接触电阻率。基于电路计算模型,分析得到单个双饼线圈及四个线圈串联组装的充放电特性曲线,并完成了串联组装线圈在液氮浸泡和传导冷却条件下的充放电的测试,测试结果达到设计要求。（3）建立等效电路与有限元电磁场相结合的计算模型,能够准确的模拟铁芯引起的非线性电感所导致的无绝缘线圈充放电过程。完成了包含室温铁芯、无绝缘线圈组装和无液氦恒温器的高温超导二极磁铁样机的整体集成,实现了降温与励磁测试。测试得到无绝缘高温超导磁铁延迟时间约为4小时。在励磁电流为286 A时,中心磁场强度达到了设计要求。综上,本论文通过一台无绝缘传导冷却高温超导二极磁铁样机的设计、研制和测试,完成了铁芯主导型高温超导无绝缘设计仿真方法、制备技术及无液氦传导冷却技术的研究与探索,验证了高温超导磁体在加速器及核探测仪器领域的应用可行性。进一步,通过对比分析该磁铁充放电过程中电流、电压的演化特征,揭示了其瞬态无绝缘特性的发生机制。本文所采用的设计、制备方法及相关研究结果可为同类型的铁芯主导型无绝缘高温超导磁铁的研制提供技术参考。